天文学家使用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）在SPT-S J031132-5823.4（简称SPT0311-58）的一个较大成员中检测到了水和一氧化碳分子，这是一对星系，在宇宙只有7.8亿年的时候出现。这一发现表明，在早期恒星中形成元素后不久，分子宇宙就变得强大起来。
这幅艺术家的构想图显示了SPT0311-58星系对中的尘埃连续体和一氧化碳和水的分子线。图片来源:ALMA / ESO / NAOJ / NRAO / S. Dagnello, NRAO。
第一发现了SPT0311-58由两个巨型恒星形成星系组成。
这是迄今为止发现的最大的红外发光系统再电离时代当时宇宙的年龄只有7.8亿年，大约是现在年龄的5%，第一批恒星和星系正在诞生。
天文学家认为SPT0311-58星系可能正在合并，它们的快速恒星形成不仅耗尽了它们的恒星形成气体，而且可能最终将这对星系演化成巨大的椭圆星系，就像在局部宇宙中看到的那样。
伊利诺伊大学的博士生Sreevani Jarugula说:“通过对SPT0311-58星系对分子气体的高分辨率ALMA观测，我们在这两个星系中较大的一个星系中发现了水分子和一氧化碳分子。”
特别是氧和碳是第一代元素，在一氧化碳和水的分子形式中，它们对我们所知的生命至关重要
“这个星系是目前已知的高红移时质量最大的星系，也就是宇宙还很年轻的时候。”
“与早期宇宙中的其他星系相比，它含有更多的气体和尘埃，这为我们提供了大量潜在的机会来观察丰富的分子，并更好地了解这些创造生命的元素是如何影响早期宇宙的发展的。”
这些图像显示了SPT0311-58在ALMA观测中看到的分子线和灰尘连续体。左图:一幅合成图像，结合了连续的尘埃和水和一氧化碳的分子线。右图:红色的尘埃连续体(上)，蓝色的水分子线(上二)，一氧化碳分子线转变，紫色的CO(6-5)(中)，品红的CO(7-6)(下二)，粉色和深蓝色的CO(10-9)。图片来源:ALMA / ESO / NAOJ / NRAO / S. Dagnello, NRAO。
研究宇宙中最早形成的星系有助于天文学家更好地了解宇宙的诞生、成长和演化，以及宇宙中的一切，包括太阳系和地球。
“早期星系形成恒星的速度是银河系的数千倍，”Jarugula说。
“研究这些早期星系的气体和尘埃含量可以告诉我们它们的性质，例如有多少恒星正在形成，气体转化为恒星的速率，星系之间以及星系与星际介质之间的相互作用，等等。”
“关于SPT0311-58和早期宇宙的星系，还有很多东西需要了解，”她补充说。
“这项研究不仅为水在宇宙中存在的位置和距离提供了答案，而且还提出了一个大问题:这么多气体和尘埃是如何在宇宙这么早的时候聚集起来形成恒星和星系的?”
“答案需要进一步研究这些和类似的恒星形成星系，以便更好地了解早期宇宙的结构形成和演化。”
“这个令人兴奋的结果，显示了阿尔玛的力量，增加了对早期宇宙观测的不断增长的集合，”国家自然科学基金会的天体物理学家和ALMA项目主任Joe Pesce博士说。
“这些分子对地球上的生命很重要，它们正在尽快形成，对它们的观察让我们深入了解一个与今天非常不同的宇宙的基本过程。”
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斯雷瓦尼·贾鲁古拉等. 2021在z=6.9的两个尘埃恒星形成星系中的分子线观测。ApJ，新闻界；arXiv:2108.11319
